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Android平台Native开发与JNI机制详解

2017年12月24日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4051字 ⁄ 字号 评论关闭

JNI的出现使得开发者既可以利用Java语言跨平台、类库丰 富、开发便捷等特点,又可以利用Native语言的高效。

JNI是JVM实现中的一部分,因此Native语言和Java代码都运行在JVM的宿主环境。

JNI是一个双向的接口:开发者不仅可以通过JNI在Java代码中访问Native模块,还可以在 Native代码中嵌入一个JVM,并通过JNI访问运行于其中的Java模块。可见,JNI担任了一个桥梁的角色,它将JVM与Native模块联系起 来,从而实现了Java代码与Native代码的互访。在OPhone上使用Java虚拟机是为嵌入式设备特别优化的Dalvik虚拟机。每启动一个应 用,系统会建立一个新的进程运行一个Dalvik虚拟机,因此各应用实际上是运行在各自的VM中的。Dalvik VM对JNI的规范支持的较全面,对于从JDK
1.2到JDK 1.6补充的增强功能也基本都能支持。

缺点:由于Native模块的使用,Java代码会丧失其原有的跨平台性和类型安全等特性。此外,在JNI应用中,Java代码与Native代 码运行于同一个进程空间内;对于跨进程甚至跨宿主环境的Java与Native间通信的需求,可以考虑采用socket、Web Service等IPC通信机制来实现。

互的类型可以分为在Java代码中调用Native模块和在Native代码中调用Java模块两种。

Java调用Native模块

HelloJni.java

/* A native method that is implemented by the 
   * 'hello-jni' native library, which is packaged 
   * with this application. 
   */  
  public native String  stringFromJNI();

这个stringFromJNI()函数就是要在Java代码中调用的Native函数。

hello-jni.c

#include <string.h>  
#include <jni.h>  
jstring  
Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,  
                                                 jobject thiz ) {  
        return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");  
}  

这个Native函数对应的正是我们在com.example.hellojni.HelloJni这个中声明的Native函数String stringFromJNI()的具体实现。

JNI函数的命名规则:
Java代码中的函数声明需要添加
native 关键 字;Native的对应函数名要以“Java_”开头,后面依次跟上Java的“package名”、“class名”、“函数名”,中间以下划线“_”
分割,在package名中的“.”也要改为“_”。此外,关于函数的参数和返回值也有相应的规则。对于Java中的基本类型如
int 、double 、char 等,在Native端都有相对应的类型来表示,如jint 、jdouble 、jchar 等;其他的对象类型则统统由jobject 来表示(String 是个例外,由于其使用广泛,故在Native代码中有jstring 这个类型来表示,正如在上例中返回值String 对应到Native代码中的返回值jstring )。而对于Java中的数组,在Native中由jarray 对应,具体到基本类型和一般对象类型的数组则有jintArray 等和jobjectArray 分别对应(String 数组在这里没有例外,同样用jobjectArray 表示)。还有一点需要注意的是,在JNI的Native函数中,其前两个参数JNIEnv *和jobject 是必需的——前者是一个JNIEnv 结构体的指针,这个结构体中定义了很多JNI的接口函数指针,使开发者可以使用JNI所定义的接口功能;后者指代的是调用这个JNI函数的Java对象,有点类似于C++中的this 指针。在上述两个参数之后,还需要根据Java端的函数声明依次对应添加参数。在上例中,Java中声明的JNI函数没有参数,则Native的对应函数只有类型为JNIEnv *和jobject 的两个参数。

,要使用JNI函数,还需要先加载Native代码编译出来的动态库文件(在Windows上是.dll,在Linux上则为.so)。这个动作是通过如下语句完成的:

  1. static {  
  2.     System.loadLibrary("hello-jni");  
  3. }  

JNI函数的使用方法和普通Java函数一样。在本例中,调用代码如下:

  1. TextView tv = new TextView(this);  
  2. tv.setText( stringFromJNI() );  
  3. setContentView(tv);  

Native调用Java模块

从OPhone的系统架构来看,JVM和Native系统库位于内核之上,构成OPhone
Runtime;更多的系统功能则是通过在其上的Application Framework以Java API的形式提供的。因此,如果希望在Native库中调用某些系统功能,就需要通过JNI来访问Application Framework提供的API。

  1. package com.example.hellojni;  
  2. public class SayHello {  
  3.         public String sayHelloFromJava(String nativeMsg) {  
  4.                String str = nativeMsg + " But shown in Java!";  
  5.                return str;  
  6.         }  
  7. }  
一般来说,要在Native代码中访问Java对象,有如下几个步骤:
1.         得到该Java对象的类定义。JNI定义了jclass 这个类型来表示Java的类的定义,并提供了FindClass接口,根据类的完整的包路径即可得到其jclass 。
2.         根据jclass 创建相应的对象实体,即jobject 。在Java中,创建一个新对象只需要使用new 关键字即可,但在Native代码中创建一个对象则需要两步:首先通过JNI接口GetMethodID得到该类的构造函数,然后利用NewObject接口构造出该类的一个实例对象。
3.         访问jobject 中的成员变量或方法。访问对象的方法是先得到方法的Method ID,然后使用Call<Type>Method 接口调用,这里Type对应相应方法的返回值——返回值为基本类型的都有相对应的接口,如CallIntMethod;其他的返回值(包括String) 则为CallObjectMethod。可以看出,创建对象实质上是调用对象的一个特殊方法,即构造函数。访问成员变量的步骤一样:首先 GetFieldID得到成员变量的ID,然后Get/Set<Type>Field读/写变量值。
 
  1. jstring helloFromJava( JNIEnv* env ) {  
  2.        jstring str = NULL;  
  3.        jclass clz = (*env)->FindClass(env, "com/example/hellojni/SayHello");  
  4.        jmethodID ctor = (*env)->GetMethodID(env, clz, "<init>""()V");  
  5.        jobject obj = (*env)->NewObject(env, clz, ctor);  
  6.        jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clz, "sayHelloFromJava""(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");  
  7.        if (mid) {  
  8.               jstring jmsg = (*env)->NewStringUTF(env, "I'm born in native.");  
  9.               str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid, jmsg);  
  10.        }  
  11.        return str;  
  12. }  

提一下编程时要注意的要点:1、FindClass要写明Java类的完整包路径,并将 “.”以“/”替换;2、GetMethodID的第三个参数是方法名(对于构造函数一律用“<init>”表示),第四个参数是方法的“签 名”,需要用一个字符串序列表示方法的参数(依声明顺序)和返回值信息。

如上这种使用NewObject创建的对象实例被称为“Local
Reference”,它仅在创建它的Native代码作用域内有效,因此应避免在作用域外使用该实例及任何指向它的指针。如果希望创建的对象实例在作用 域外也能使用,则需要使用NewGlobalRef接口将其提升为“Global Reference”——需要注意的是,当Global Reference不再使用后,需要显式的释放,以便通知JVM进行垃圾收集。

Native模块的编译与发布

NDK的全称是Native Development Toolkit,即原生应用开发包。,为广大开发者提供了编译用于Android应用的Native模块的能力,以及将Native模块随Java应用打包为APK文件。

引用地址:http://mysuperbaby.iteye.com/blog/915425


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